一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，步骤1：将SbCl3溶于无水乙醇中得SbCl3乙醇溶液；步骤2：NaOH水溶液滴入SbCl3乙醇溶液中并调节其pH值得混合液；步骤3：将活化处理后的碳布置于混合液中浸渍；步骤4：将浸渍后的碳布及混合液转至反应容器内水热反应，制得不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料。本发明专利技术通过简单的控制水热反应的温度分别制备出不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料；其方法工艺简单，原料便宜，所得产品晶型单一，形貌规整，利于生长于碳布柔性基底上，作为钠离子电池柔性负极具有广阔的应用前景。

Preparation of Anode Material for Flexible Sodium Ion Batteries Using Antimony Oxide/Carbon Cloth with Different Valence and Crystal Forms

【技术实现步骤摘要】
一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法
本专利技术属于柔性电池电极材料领域，具体涉及一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
随着各种可弯曲、折叠且轻薄的电子设备的出现，如柔性电子显示屏、柔性电话等，轻便且高能量密度的柔性二次电池的发展得到更多科研人员的重视。柔性电极是高性能柔性二次电池发展的关键因素之一。钠离子电池由于钠元素资源丰富，价格低廉，成为继锂离子二次电池后最有希望商业化的二次电池。可见，钠离子柔性电极的研究具有重要的意义。目前用于柔性电极的材料有石墨烯、碳纳米管和碳布等。其中碳布由于具有良好的机械性能且价格便宜，将碳布负载活性物质作柔性电极材料已有相关报道。金属氧化物作二次电极负极材料有着高比容量的特性，且金属氧化物一般为极性氧化物，与碳布柔性电极基底的结合更牢固，所以碳布负载金属氧化物可直接作为钠离子电池柔性负极材料。我国锑资源丰富，锑元素位于第五主族，有正三价和正五价两种价态，三价氧化物作电池电极材料屡有报道。锑氧化物合成的方法用得最多的是湿法。中国专利公开号CN10554066A和CN1072392A涉及到一种制备立方晶体三氧化二锑的方法，该方法是在碱溶液中将SbCl3溶液直接水解而制备得，但水解液中必须加入酒石酸或其盐为转晶剂。中国专利公开号CN104512926A涉及一种斜方三氧化二锑的制备方法，该方法也是在碱溶液中将SbCl3溶液直接水解而制备得，但水解液中必须加入三乙醇胺。中国专利公开号CN101941737A涉及到一种五氧化二锑干粉的制备方法，该方法将三氧化二锑、氧化剂、水，按照一定比例混合，搅拌、回流，冷却，并在反应过程中加入惰性多孔材料，而制得了核-壳结构的五氧化二锑。由此可见，通过湿法合成五价氧化锑的过程中必须加入氧化剂，不同晶型三价氧化锑的合成需加入一定的转晶剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，通过控制水热反应温度及时间分别制备出斜方晶型Sb2O3/碳布、立方晶型Sb2O3/碳布和Sb2O5/碳布不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将0.3～1.14g的SbCl3加入到20～50mL无水乙醇中并溶解得SbCl3溶液；步骤2：用NaOH水溶液调节SbCl3溶液的pH值为7～12得混合液；步骤3：碳布活化后置入混合液中浸渍；步骤4：将碳布及混合液转至反应容器内在120～180℃下水热反应，得不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料。进一步的，步骤2中NaOH水溶液质量浓度为0.6～1.2g/mL。进一步的，步骤3中碳布活化为对碳布进行阳极氧化处理、强酸浸泡处理、低温空气氧化处理的一种。进一步的，步骤3中碳布活化后置入混合液中浸渍20～40min。进一步的，步骤4中反应容器为聚四氟乙烯釜；碳布及混合液转至聚四氟乙烯釜内并置于均相反应仪中水热反应4～48h。进一步的，碳布为亲水型碳布，规格为32cm*16cm。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术提供了一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，以碳布为基底，通过简单控制水热反应温度分别制备出不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料；其工艺简单，原料便宜，所得产品晶型单一，形貌规整，利于生长于碳布柔性基底上，作为钠离子电池柔性负极具有广阔的应用前景。附图说明图1为实施例1所制备的斜方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料的X-射线衍射图谱；图2为实施例1所制备的斜方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料的X-射线衍射图谱；图3为实施例2所制备的立方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料的X-射线衍射图谱；图4为实施例2所制备的立方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料的X-射线衍射图谱；图5为实施例3所制备的Sb2O5/碳布柔性钠离子电池负极材料的X-射线衍射图谱；图6为实施例3所制备的Sb2O5/碳布柔性钠离子电池负极材料的X-射线衍射图谱；图7为实施例2和实施例3所制备的两种价态锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料的电化学循环性能图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。实施例1：一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将0.57g的SbCl3加入到20mL无水乙醇中并溶解得SbCl3溶液；步骤2：用0.6g/mL的NaOH水溶液调节SbCl3溶液的pH至8得混合液；步骤3：碳布进行阳极氧化处理活化后置入混合液中浸渍30min，其中，碳布为亲水型碳布且规格为32cm*16cm；步骤4：将碳布及混合液转至聚四氟乙烯釜并置于均相反应仪中在120℃下水热反应24h，得斜方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料。如图1所示，用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析斜方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料，发现样品与PDF编号为11-0689的Sb2O3结构一致，在25.47°，28.38°，28.61°，43.96°，50.44°出现特征峰。如图2所示，将该样品用美国FEI公司S-4800型的场发射扫描电子显微镜进行形貌观察，可见所制得的斜方晶型Sb2O3颗粒为块状，且尺寸较大，较分散的生长于碳布上。实施例2：一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将1.14g的SbCl3加入到40mL无水乙醇中并溶解得SbCl3溶液；步骤2：用1.2g/mL的NaOH水溶液调节SbCl3溶液的pH至10得混合液；步骤3：碳布进行阳极氧化处理活化后置入混合液中浸渍30min，其中，碳布为亲水型碳布且规格为32cm*16cm；步骤4：将碳布及混合液转至聚四氟乙烯釜并置于均相反应仪中在150℃下水热反应24h，得立方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料。如图3所示，用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析立方晶型Sb2O3/碳布柔性钠离子电池负极材料，发现样品与PDF编号为43-1071的Sb2O3结构一致，在27.69°，32.08°，35.05°，46.00°，54.54°出现特征峰。如图4所示，将该样品用美国FEI公司S-4800型的场发射扫描电子显微镜进行形貌观察，可见立方晶型Sb2O3为球状颗粒，并紧密的生长于碳布上。实施例3：一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将0.57g的SbCl3加入到20mL无水乙醇中并溶解得SbCl3溶液；步骤2：用0.6g/mL的NaOH水溶液调节SbCl3溶液的pH至9得混合液；步骤3：碳布进行阳极氧化处理活化后置入混合液中浸渍40min，其中，碳布为亲水型碳布且规格为32cm*16cm；步骤4：将碳布及混合液转至聚四氟乙烯釜并置于均相反应仪中在180℃下水热反应24h，得Sb2O5/碳布柔性钠离子电池负极材料。如图5所示，用日本理学D/max2000PCX-射线衍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将0.3～1.14g的SbCl3加入到20～50mL无水乙醇中并溶解得SbCl3溶液；步骤2：用NaOH水溶液调节SbCl3溶液的pH值为7～12得混合液；步骤3：碳布活化后置入混合液中浸渍；步骤4：将碳布及混合液转至反应容器内在120～180℃下水热反应，得不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布作柔性钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将0.3～1.14g的SbCl3加入到20～50mL无水乙醇中并溶解得SbCl3溶液；步骤2：用NaOH水溶液调节SbCl3溶液的pH值为7～12得混合液；步骤3：碳布活化后置入混合液中浸渍；步骤4：将碳布及混合液转至反应容器内在120～180℃下水热反应，得不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔性钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中NaOH水溶液质量浓度为0.6～1.2g/mL。3.根据权利要求1所述一种不同价态及晶型锑氧化物/碳布柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：费杰，王娜，黄剑锋，曹丽云，许占位，李嘉胤，郑欣慧，李盟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61